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SEM / EDX應用與探討
   
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  作者:財團法人台灣電子檢驗中心 發表於2011/5/11 上午 10:27:40
 
SEM / EDX應用與探討
台灣電子檢驗中心 
圖1
 
前言

 隨著消費性電子元件產品的縮小化,製程以及技術上的提升,對於新產品的開發或改良,都必需仰賴輔助設施來做分析或觀察。掃描式電子顯微鏡(scanning electron ,microscope, SEM)利用電子成像的方式,相較於一般傳統光學顯微鏡,提供了具有較高的解析度、大的影像深度、優良的對比、低高真空觀察模式,以及搭配能量散佈分析儀(energy dispersive X-ray spectrometer, EDX)可做表面化學成分分析,對於產品觀察以及缺陷或異質分析,皆可在短時間內偵測出表面元素,為光學鏡頭的像解析度極限不可或缺的分析儀器。

電子顯微鏡的應用及分析:

 人類肉眼所能辨析的解析度大約為頭髮的1/100,也就是在50~100μm左右,因此微小世界的觀測便須利用顯微的技術。而光學顯微鏡因為尺度上的問題,到了1500倍率就很難再上去,也就是其解析度約在1000Å左右。光學顯微技術解析受限的主因在於它所使用的照射光源為可見光,波長約5000Å的限制。若要清楚觀測到更微小的物體,更短波長的照射光源是必須的。

 利用掃描式電子顯微鏡(HITACHI S-3400N)的高放大影像,可達到最高30萬的倍率,若搭配EDX則可進行化學成分的分析。SEM/EDX已廣泛應用於工業上,目前熱門的電子無鉛工業也大規模的使用來做分析。消費性電子產品因具複雜的結構,除了電路板具多層內層線路、通孔、板上鍍金、噴錫,電路板上的電子元件或連接器端子金屬電鍍接觸端不良造成功能異常、無鉛製程所產生的吃錫不良、錫鬚現象、化鎳金板的黑墊問題、過錫爐後造成銲墊氧化、鍍層露銅、變色或污染等,這些都可利用SEM/EDX在短時間內完成定性定量分析。

低真空度電子顯微鏡:

 傳統電子顯微鏡要在良好的真空環境下才可使用,除可避免電子槍壓降與燈絲氧化問題,還可防止電子於行進時與空氣分子發生碰撞,產生過多的光子。而電子束撞擊材料表面時,又會在材料表面上產生電荷累積,當過多的電荷累積在材料表面上時,會造成放電現象。因此,為了得到較佳解析的影像,非導體或成像不佳的產品於使用電子顯微鏡觀察時,通常會在表面鍍上導電薄膜層,例如金、鈀或是碳。表面鍍上一層傳導物質,雖可避免電荷累積,提高影像的解析度,但對於價格昂貴,或是需進行鑑定的物品,表面鍍膜確實會影響分析的結果。  

 EDX分析時,表面鍍膜會因不同鍍膜種類而產生在最後的分析結果,再者,高原子序的鍍膜在分析時,反而抑制了可能被電子束激發後偵測的輕原子元素含量,對判別產品上的分析結果,確實會造成影響。採用低真空的模式下執行分析,可完全不需在產品表面上做任何處理,對於需做階段性觀察的產品(如:無鉛錫鬚),更可準確的觀察到生長情形,除此之外,SEM/EDX又可提供包括點分析、線掃描分析或特徵區域分析,以及多重的影像模式(SE、BSE、BSE+SE以及組成像、表面像、立體影像)來做觀察,因此建立良好的分析觀念在電子顯微鏡上是非常重要的,對近年來全球產業包括光電、半導體、生物科技或是能源材料的發展應用上,SEM/EDX已成為研發與製程分析上的重要工具。

 

 
分類:數位終端設備/數位監視系統
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